makalah kation

Upload: dion-julio-iskandar

Post on 13-Apr-2018

322 views

Category:

Documents


3 download

TRANSCRIPT

  • 7/27/2019 makalah kation

    1/52

    BAB I

    PENDAHULUAN

    1.1Latar Belakang

    Kegunaan air dalam proses industri sangat banyak sekali, selain sebagai air baku

    pada industri air minum dan pemutar turbin pada pembangkit tenaga listrik, juga

    sebagai alat bantu utama dalam kerja pada proses proses industri. Selain itu juga

    air digunakan sebagai sarana pembersihan ( cleaning ) baik itu pembersihan area atau

    alat alat produksi yang tidak memerlukan air dengan perlakuan khusus atau

    cleaning dengan menggunakan air dengan kualitas dan prasyarat tertentu yang

    membutuhkan sterilisasi dan ketelitian yang tinggi. Air juga berperan sebagai media

    yang berguna dan murah untuk mengalirkan panas ke suatu proses yaitu dalam

    bentuk steam.

    Boiler adalah tungku dalam berbagai bentuk dan ukuran yang digunakan untuk

    menghasilkan uap lewat penguapan air untuk dipakai pada pembangkit tenaga listrik

    lewat turbin, proses kimia, dan pemanasan dalam produksi. Didalam boiler, airdididihkan sampai menjadi steam, maka volumnnya akan meningkat sampai 1600

    kali, menghasilkan tenaga yang menyerupai bubuk mesiu yang mudah meledak,

    sehingga boiler merupakan peralatan yang harus dikelola dan dijaga dengan sangat

    baik.

    Air baku yang digunakan untuk menghasilkan steam ini harus murni dan tidak

    mengandung garam-garam kalsium dan magnesium (air sadah). Air yang

    mengandung garam-garam ini dapat mengganggu sistem kerja boiler.Garam-garam

    ini biasanya berupa garam bikarbonat, klorida, sulfat, dan nitrat.Kalsium sulfat,

    karbonat, dan silikat dapat membentuk kerak yang mempunyai konduktivitas termal

    rendah di dalam boiler.Magnesium silikat dan kalsium karbonat juga dapat

    menghambat perpindahan kalor di dalam boiler. Akibat dari kualitas air baku yang

  • 7/27/2019 makalah kation

    2/52

    buruk, dapat menyebabkan masalah seperti korosi, pembentukan kerak, kontaminasi

    uap, deposit dan keretakan oleh basa.

    Kerugian yang ditimbulkan dari masalah ini yaitu dapat menghambat

    perpindahan panas karena kerak yang terbentuk pada permukaan boiler akan

    menghalangi transfer panas sehingga pemanasan jadi tidak efisien. Hal ini dapat juga

    menyebabkan kelebihan panas pada logam dan mempercepat korosi.Pembusaan pada

    air boiler dapat terjadi pada permukaan air dan menyebabkan pencemaran uap yang

    disebabkan oleh garam-garam dalam sistem uap.

    1.2Perumusan Masalah

    Pengolahan air boiler yang tidak memenuhi spesifikasi dapat mengakibatkan

    beberap masalah seperti korosi, pembentukan kerak dan keretakan oleh basa.

    Pembetukan kerak biasanya terjadi pada air yang mengandung kesadahan tinggi

    yaitu air yang mengandung unsur Mg dan Ca. Salah satu cara penghilangan

    kesadahan dalam air adalah dengan cara ion exchange. Oleh karena itu, bagaimana

    mekanisme reaksi pengolahan air dengan cara ion exchange terutama kation

    exchange.

    1.3

    Tujuan1. Untuk mengetahui mekanisme pengolahan air dengan cara kation exchange

    2. Untuk mengetahui jenis-jenis resin yang digunakan dalam kation exchange

    3. Untuk mengetahui pengolahan air dengan cara kation exchange pada industry

    1.4Manfaat

    Dengan kurangnya kesadahan dalam air proses pada industry maka pembentukan

    kerak pada ketel semakin minimal, sehingga kerusakan alat pada industry tersebut

    akan semakin kurang.

  • 7/27/2019 makalah kation

    3/52

    BAB II

    TINAJUAN PUSTAKA

    2.1 Definisi Air

    Air merupakan salah satu sumberdaya alam yang sangat penting bagi kehidupan

    manusia, baik untuk memenuhi kebutuhan hidup sehari-hari maupun untuk

    kepentingan lainnya seperti pertanian dan indutri.Oleh karena itu keberadaan air

    dalam masyarakat perlu dipelihara dan dilestarikan bagi kelangsungan kehidupan.Air

    tidak dapat dipisahkan dengan kehidupan, tanpa air tidaklah mungkin ada kehidupan.

    Semua orang tahu betul akan pentingnya air sebagai sumber kehidupan. Namun,

    tidak semua orang berpikir dan bertindak secara bijak dalam menggunakan air

    dengan segala permasalahan yang mengitarinya.Malah ironisnya, suatu kelompok

    masyarakat begitu sulit mendapatkan air bersih, sedangkan segelintir kelompok

    masyarakat lainnya dengan mudahnya menghambur-hamburkan air.

    Kebutuhan akan pentingnya air tidak diimbangi dengan kesadaran untuk

    melestarikan air, sehingga banyak sumber air yang tercemar oleh perbuatan manusia

    itu sendiri. Ketidak bertanggung jawaban mereka membuat air menjadi kotor, seperti

    membuang sampah ke tepian sungai sehingga aliran sungai menjadi mampet dan

    akhirnya timbul banjir jika hujan turun, membuang limbah pabrik ke sungai yang

    mengkibatkan air itu menjadi tercemar oleh bahan-bahan berbahaya, dan lain

    sebagainya. Oleh karena itu, diperlukan pengolahan air yang telah tercemar hingga

    layak digunakan untuk aktivitas sehari-hari.

    2.1.1 Sifat Umum AirAir memiliki karakteristik yang khas yang tidak dimiliki oleh senyawa kimia

    yang lain. Karakteristik tersebut adalah sebagai berikut :

  • 7/27/2019 makalah kation

    4/52

    1. Pada kisaran suhu yang sesuai bagi kehidupan, yakni 00C (32

    0F)100

    0C,

    air berwujud cair. Suhu 00C merupakan titik beku dan suhu 100

    0C

    merupakan titik didih.

    2. Perubahan suhu air berlangsung lambat sehingga air memiliki sifat

    sebagai penyimpan panas yang sangat baik.

    3. Air memerlukan panas yang tinggi dalam proses penguapan. Penguapan

    (evaporasi) adalah proses perubahan air menjadi uap air. Proses ini

    memerlukan energi panas dalam jumlah yang besar. Sebaliknya, proses

    perubahan uap air menjadi cairan (kondensasi) melepaskan energi panas

    yang besar.

    4. Air merupakan pelarut yang baik. Air mampu melarutkan berbagai jenis

    senyawa kimia. Sifat ini memungkinkan air digunakan sebagai pencuci

    yang baik dan pengencer bahan pencemar (polutan) yang masuk ke badan

    air.

    5. Air memiliki tegangan permukaan yang tinggi. Tegangan permukaan

    yang tinggi menyebabkan air memiliki sifat membasahi suatu bahan

    secara baik (higher wetting ability).

    6. Air merupakan satu-satunya senyawa yang merenggang ketika

    membeku. Pada saat membeku, air merenggang sehinga es memiliki nilai

    densitas (massa/volume) yang lebih rendah dari pada air (Effendi, 2003).

    2.1.2 Sumber-Sumber Air

    Air yang berada di permukaan bumi ini dapat berasal dari berbagai

    sumber.Berdasarkan letak sumbernya, air dapat dibagi menjadi air angkasa (hujan),

    air permukaan, dan air tanah.1. Air Angkasa (Hujan)

    Air Angkasa atau air hujan merupakan sumber utama air di bumi. Walau pada

    saat resipitasi merupakan air yang paling bersih, air tersebut cendrung mengalami

    pencemaran ketika berada di atmosfer.Pencemaran yang berlangsung di atmosfer itu

  • 7/27/2019 makalah kation

    5/52

    dapat disebabkan oleh partikel debu,mikroorganisme, dan gas, misalnya,

    karbondioksida, nitrogen, dan amonia.

    2. Air Permukaan

    Air permukaan yang meliputi badan-badan air seperti sungai, danau, telaga,

    waduk, rawa, terjun, dan laut, sebagian besar berasal dari air hujan yang jatuh ke

    permukaan bumi. Air hujan tersebut kemudian akan mengalami pencemaran baik

    oleh tanah, sampah, maupun lainnya.

    3. Air Tanah

    Air tanah (Ground water) berasal dari air hujan yang jatuh ke permukaan bumi

    yang kemudian mengalami perkolasi atau penyerapan ke dalam tanah dan

    mengalami proses filtrasi secara ilmiah. Proses-proses yang telah dialami air hujan

    tersebut, di dalam perjalanannya ke bawah tanah, membuat air tanah menjadi lebih

    baik dan lebih murni dibandingkan air permukaan (Chandra, 2006).

    2.1.3 Pembagian Air

    Pembagian air berdasarkan analisis

    a. Air kotor/air tercemar

    Air yang bercampur dengan satu atau berbagai campuran hasil buangan disebut

    air tercemar/air kotor. Sumber air kotor/ air tercemarMenurut lokasi pencemaran

    maka air tercemar ini digolongkan dalam 2 lokasi yaitu:

    Air tercemar di pedesaan. Sumber pencemar adalah hasil sampah rumah

    tangga, hasil kotoran hewan, hasil industri kecil.

    Air tercemar perkotaan bersumber dari hasil sampah rumah tangga, pusat

    perbelanjaan, industri kecil, industri besar, hotel, restaurant, tempat

    keramaian.

  • 7/27/2019 makalah kation

    6/52

    b. Air bersih

    Air bersih adalah air yang sudah terpenuhi syarat fisik, kimia, namun

    bakteriologi belum terpenuhi.Air bersih ini diperoleh dari sumur gali, sumur bor, air

    hujan, air dari sumber mata air. Pemanfaatan air bersihSecara umum dapat di

    katakan penggunaan air bersih sebagai berikut :

    Akan diolah menjadi air siap minum

    Untuk keperluan keluarga (cuci, mandi)

    Sarana pariwisata (air terjun)

    Pada industri (sarana pendingin)

    Sebagai alat pelarut (dalam bidang farmasi/kedokteran)

    Pelarut obat-obatan dan infus Sebagai sarana irigasi

    Sebagai sarana peternakan

    Sebagai sarana olahraga (kolam renang)

    c. Air siap diminum/air minum

    Air siap diminum/air minum ialah air yang sudah terpenuhi syarat fisik, kimia,

    bakteriologi serta level kontaminasi (LKM) (Maximum Contaminant Level).Level

    kontaminasi maksimum meliputi sejumlah zat kimia, kekeruhan dan bakteri coliform

    yang diperkenankan dalam batas-batas aman, lebih jelas lagi bahwa air siap

    minum/air minum yang berkualitas harus terpenuhi syarat, sebagai berikut :

    Harus jernih, transparan dan tidak bewarna

    Tidak dicemari bahan organik maupun bahan anorganik

    Tidak berbau, tidak berasa, kesan enak bila diminum

    Mengandung mineral yang cukup sesuai dengan standard

    Bebas kuman/LKM coliform dalam batas aman (Gabriel, 2001).

    Pembagian air berdasarkan kelasMenurut peruntukannya, air pada sumber air

    dapat dikategorikan menjadi empat golongan yaitu :

    1. Golongan A, yaitu air yang dapat digunakan sebagai air minum secara

    langsung, tanpa pengolahan terlebih dahulu.

    2. Golongan B, yaitu air yang dapat digunakan sebagai air baku air minum.

  • 7/27/2019 makalah kation

    7/52

    3. Golongan C, yaitu air yang dapat digunakan untuk keperluan perikanan dan

    peternakan.

    4. Golongan D, yaitu air yang dapat digunakan untuk keperluan pertanian,

    usaha di perkotaan, industri, dan pembangkit listrik tenaga air.

    2.2 Definisi Air Limbah

    Pengertian air limbah menurut Tchobanoglous dan Eliassen

    (Soeparman.Suparmin, 12) adalah gabungan cairan dan sampah yang terbawa dari

    tempat tinggal, kantor, bangunan perdaganan, industri serta air tanah, air permukaan,

    dan air hujan yang mungkin ada. Air limbah pada umumnya mengandung air, bahan

    padat, dan mikroorganisme. Keberadaan mikroorganisme dalam kandungan air

    limbah dapat membantu terjadinya proses pengolahan sendiri air limbah (self

    purification)

    Batasan yang banyak dikemukakan mengenai air limbah umumnya meliputi

    komposisi serta sumber darimana air limbah tersebut berasal. Misalnya air limbah

    rumah tangga, air limbah industri, air limbah rumah sakit dan lain-lain. Setiap jenis

    air limbah memiliki karakteristik masing-masing. Sehingga dalam upaya

    pengolahannya, setiap jenis air limbah memerlukan perlakuan yang berbeda.

    Sesuai dengan sumber asalnya, maka air limbah mempunyai komposisi yang

    sangat bervariasi dari setiap tempat dan setiap saat.

  • 7/27/2019 makalah kation

    8/52

    Gambar 2.1. Skema pengelompokkan bahan yang terkandung di dalam air

    limbah

    2.2.1 Minyak dan Lemak

    Minyak dan lemak yang mencemari air sering dimasukkan kedalam kelompok

    padatan, yaitu padatan yang mengapung di atas permukaan air. Minyak yang

    terdapat didalam air dapat berasal dari berbagai sumber diantaranya karena

    pembersihan dan pencucian kapal-kapal di laut, adanya pengeboran minyak di dekat

    laut atau ditengah laut, terjadinya kebocoran kapal pengangkut minyak, dan sumber-

    sumber lainnya misalnya dari buangan pabrik,seperti pabrik kelapa sawit dan pabrik

    industri lainnya.Minyak tidak larut di dalam air, oleh karena itu jika air tercemar

    oleh minyak maka minyak tersebut akan tetap mengapung, kecuali jika terdampar ke

    pantai atau tanah disekeliling sungai. Tetapi ternyata tidak demikian halnya.Semua

    jenis minyak mengandung senyawa-senyawa volatile yang segera dapat menguap.

    Ternyata setelah beberapa hari sebanyak 25% dari volume minyak akan hilang

    karena menguap. Sisa minyak yang tidak menguap akan mengalami emulsifikasi

    yang mengakibatkan air dan minyak dapat bercampur.Ada dua macam emulsi yang

    terbentuk antara minyak dengan air, yaitu emulsi minyak dalam air dan emulsi air

    dalam minyak. Sebagian besar emulsi minyak tersebut kemudian akan mengalami

  • 7/27/2019 makalah kation

    9/52

    degradasi melalui fotooksidasi spontan dan oksidasi oleh mikroorganisme.

    Mikroorganisme merupakan organisme yang paling berperan dalam dekomposisi

    minyak di laut.

    Pencemaran air oleh minyak sangat merugikan karena dapat menimbulkan

    halhal sebagai berikut :

    1. Adanya minyak menyebabkan penetrasi sinar ke dalam air berkurang.

    Ternyata intensitas sinar sedalam 2 meter dari permukaan air yang

    mengandung minyak adalah 90% lebih rendah daripada intensitas sinar pada

    kedalaman yang sama di dalam air bening.

    2. Konsentrasi oksigen terlarut menurun dengan adanya minyak karena lapisan

    film minyak menghambat pengambilan oksigen oleh air.

    3. Adanya lapisaan minyak pada permukaan air akan mengganggu kehidupan

    burung air karena burung-burung yang berenang dan menyelam bulu-

    bulunya akan ditutupi oleh minyak sehingga menjadi lekat satu sama lain,

    akibatnya kemampuannya untuk terbang juga menurun.

    4. Penetrasi sinar dan oksigen yang menurun dengan adanya minyak dapat

    mengganggu kehidupan tanaman-tanaman laut, termasuk ganggang dan

    liken.Beberapa komponen yang menyusun minyak juga diketahui bersifat

    racun terhadap berbagai hewan maupun manusia, tergantung dari struktur

    dan berat molekulnya.(Fardiaz, S,1992)

    2.3 Sifat-sifat Air Limbah

    2.3.1 Sifat Fisika

    1. Kandungan zat padat (total suspended solid)

    Umumnya air limbah mengandung bahan terendap yang cukup tinggi apabila diukurdari padatan terlarut dan padatan tersuspensi.Air dikatakan keruh jika air tersebut

    mengandung bagitu banyak partikel bahan yang tersuspensi sehingga memberikan warna

    atau rupa yang berlumpur dan kotor. Bahan-bahan yang menyebabkan kekeruhan ini

    antara lain yaitu : tanah liat, lumpur, bahan-bahan organik dan partikel-partikel kecil

  • 7/27/2019 makalah kation

    10/52

    yang tersuspensi lainnya. Kekeruhan biasanya disebabkan karena butiran halus yang

    melayang.

    2. Bau

    Air limbah yang mengalami proses degradasi akan menghasilkan bau. Hal ini

    disebabkan karena adanya zat organik terurai secara tak sempurna dalam air

    limbah.Selain itu juga bau timbul karena adanya aktifitas mikroorganisme yang

    menguraikan zat organik atau reaksi kimia yang terjadi dan menghasilkan gas

    tertentu.Bau biasanya timbul pada limbah yang sudah lama, tetapi juga ada yang muncul

    pada limbah baru.Hal ini dikarenakan sumber pencemar yang berbeda. Senyawa-

    senyawa yang menghasilkan bau antara lain : NH3

    dan Hidrogen Sulfida (H2

    S).

    3. Warna

    Zat terlarut dalam air limbah dapat menimbulkan warna air limbah.Berdasarkan

    sifat-sifat penyebabnya, warna dalam air dibagi menjadi2 jenis, yaitu warna sejati dan

    warna semu.Warna sejati disebabkan oleh koloida-koloida organik atau zat-zat

    terlarut.Sedang warna semu disebabkan oleh suspensi partikel-partikel penyebab

    kekeruhan.Warna juga merupakan ciri kualitatif untuk mengkaji kondisi umum air

    limbah.Jika coklat, umur air kurang dari 6 jam.Warna abu-abu muda sampai abu-abu

    setengah tua tandanya air sedang mengalami pembusukan oleh bakteri.Jika abu-abu tua

    hingga hitam berarti sudah busuk akibat bakteri. Air yang berwarna dalam batas tertentu

    akan mengurangi segi estetika dan tidak dapat diterima oleh masyarakat.

    4. Temperatur

    Proses kegiatan sumber limbah padat menyebabkan air buangan menjadi hangan,

    sehingga air limbah umumnya memiliki suhu yang lebih tinggi dibanding dengan suhu

    air bersih. Suhu dari air limbah sangat berpengaruh terhadap kecepatan reaksi kimia dan

    tata kehidupan dalam air. Proses pembusukan terjadi pada suhu tinggi serta tingkat

    oksidasi yang juga lebih besar. Pengukuran suhu penting karena pada umumnya instalasi

    pengolah air limbah meliputi proses biologis yang bergantung suhu.

    5. Kekeruhan

  • 7/27/2019 makalah kation

    11/52

    Kekeruhan air dapat ditimbulkan oleh adanya bahan-bahan anorganik dan organic

    terkandung dalam air seperti lumpur dan bahan yang dihasilkan oleh buangan industri

    2.3.2 Sifat Kimia

    Berdasarkan bahan yang terkandung didalamnya, sifat kimia air

    limbahdigolongkan :

    1. Senyawa Organik

    Air Limbah pada umumnya mengandung senyawa organic 40% total

    padatanyang tersusun dari unsur-unsur seperti: H,O,N,P dan S yang

    bentuknyaberupa senyawa protein, karbohidrat, lemak, minyak, detergen dan

    pestisida.

    2. Senyawa Anorganik

    Keberadaan komponen-komponen anorganik dalam air limbah perlu

    mendapaperhatian dalam menempatkan kualitas air limbah sebagai bahan

    buangan,karena keberadaan bahan-bahan organik ini tidak menutup kemungkinan

    terkandung racun yang menambah beban dan potensi bahaya air limbah. Air yang

    mengandung bahan kimia yang berbahaya dapat merugikan kehidupan manusia,

    hewan dan binatang. Bahan organik terlarut dapat menghasilkan oksigen dalam air

    serta akan menimbulkan rasa dan bau yang tidak sedap pada air. Selain itu akan lebih

    berbahaya apabila bahan terlarut merupakan bahan yang beracun. Bahan kimia yang

    penting dan berada dalam air pada umumnya dapat diklasifikasikan sebagai berikut

    (Sugiharto, 23):

    a. Senyawa Organik Kira-kira 75% suspended soil dan 40% filterable solid dalam

    air buangan merupakan senyawa-senyawa organic. Senyawa organic tersebut

    berasal dari kombinasi karbon, hidrogen, dan oksigen serta nitrogen dalam

    berbagai senyawa. Urea sebagai kandungan bahan terbanyak, di dalam urin

    merupakan bagian lain yang penting dalam bahan organik, sebab bahan ini

    diuraikan secara cepat dan jarang didapati urea yang tidak terurai berada di

    dalam air limbah. Semakin lama jumlah dan jenis bahan organik semakin

  • 7/27/2019 makalah kation

    12/52

    banyak, hal ini akan mempersulit dalam pengelolaan air limbah sebab beberapa

    zat tidak dapat diuraikan oleh mikroorganisme (Sugiharto, 25)

    b.

    Senyawa Anorganik

    Beberapa komponen anorganik dari limbah dan air alami adalah sangatpenting

    untuk peningkatan dan pengawasan kualitas air minum. Jumlah kandungan

    bahan anorganik meningkat sejalan dan dipengaruhi oleh formasi geologi dari

    asal air limbah berasal. Secara umum bahan anorganik yang ada dalam air

    terbagi dalam tiga macam yaitu: bahan butiran, bahan garam-garam mineral dan

    bahan metal. Selain itu akan lebih berbahaya apabila bahan kimia tersebut

    merupakan bahan yang beracun. Bahan kimia yang penting yang ada di dalam

    air pada umumnya meliputi bahan organik, kandungan gas klorida, sulfur,

    deterjen, logam berat dan nitrogen.

    2.3.3Sifat Biologis

    Keberadaan mikroorganisme dalam air limbah dapat membantu

    prosespengolahan sendiri (self purification). Namun bila mikroorganisme dalam air

    limbah tidak sesuai dengan ketentuan yang ada, justru akan menimbulkan gangguan

    bagi lingkungan. Berdasarkan kemampuan mikroorganisme untuk menimbulkan

    gangguan terhadap lingkungan, maka mikroorganisme dikelompokkan menjadi 2(dua) golongan yaitu :

    1. Mikroorganisme pathogen, seperti : bakteri coli, virus hepatitis, salmonella dan

    lain-lainnya

    2. Mikroorganisme non pathogen, seperti : protista dan algae.

  • 7/27/2019 makalah kation

    13/52

    Berdasarkan beberapa karakteristik air buangan tersebut, maka pengolahan air

    limbah dibagi atas:

    Pengolahan air buangan secara fisik

    Pengolahan air buangan secara kimiawi

    Pengolahan air buangan secara biologis

    Untuk sutu jenis air buangan tertentu ketiga metode pengolahan tersebut dapat

    diaplikasikan secara terpisah atau secara kombinasi.

    Baik tidaknya kualitas air secara biologis ditentukan oleh jumlah mkroorganisme

    patogen dan nonpatogen. Mikroorganisme patogen bisa berwujud bakteri, virus atau

    spora pembawa bibit penyakit. Sebaliknya yang nonpatogen, meskipun relatif tidak

    berbahaya bagi kesehatan, kehadirannya akan menimbulkan rasa dan bau yang tidak

    enak. Pemeriksaan biologis di dalam air bertujuan untuk mengetahui apakah ada

    mikroorganisme patogen berada di dalam air.

    Kelompok mikroorganisme terpenting dalam air buangan ada tiga macam, yaitu

    kelompok protista, tumbuh-tumbuhan, dan kelompok hewan, sedangkan kelompok

    tumbuh-tumbuhan terdiri dari paku-pakuan dan lumut. Bakteri berperan penting

    dalam air buangan, terutama pada proses biologis. Sedangkan protozoa dalam air

    buangan berfungsi untuk mengontrol semua bakteri sehingga terjadi keseimbangan.

    Alga sebagai penghasil oksigen pada proses fotositesis juga dapat mengurangi

    nitrogen yang terdapat dalam air. Namun alga juga dapat menimbulkan gangguan

    pada permukaai air karena kondisinya yang menguntungkan (sampai kedalaman 1

    meter di bawah permukaan air) sehingga dapat tumbuh dengan cepat dan menutupi

    permukaan air, sehingga sinar matahari tidak mampu menembus permukaan air.

    2.4 Unsur dari sistem pengelolaan air limbah modern

    Unsur-unsur dari suatu sistem pengelolaan air limbah yang modern terdiri dari:

    1. Sumber air limbah

    Sumber air limbah dari suatu daerah pemukiman seperti perumahan, bangunan

    komersial dan industri.

    2. Pemrosesan setempat

  • 7/27/2019 makalah kation

    14/52

    Sarana untuk pengolahan pendahuluan atau penyamaan air limbah sebelum

    masuk ke sistem pengumpul.

    3.Pengumpul

    Sarana untuk pengumpulan air limbah dari masing-masing sumber dalam daerah

    pemukiman.

    4. Penyaluran

    Sarana untuk memompa dan mengangkut air limbah yang terkumpul ke tempat

    pemrosesan dan pengolahan.

    5. Pengolahan

    Sarana pengolahan air limbah sebelum dibuang dari suatu daerah ke saluran

    irigasi.

    6. Pembuangan

    Sarana pengolahan limpahan yang sudah diolah dan ampas padat yang didapat

    dari pengolahan. Seperti dalam sistem penyaluran air bersih, dua faktor penting yang

    harus diperhatikan dalam sistem pengolahan air limbah adalah jumlah dan mutu

    (Tchobanoglous, 1991).

    Air limbah yang harus dibuang dari suatu daerah pemukiman terdiri dari:

    1. Air limbah rumah tangga

    2. Air limbah industri

    3. Air resapan/aliran masuk

    4. Air hujan

    Perkiraan besar air limbah kegiatan industri bervariasi menurut jenis dan ukuran

    industri yang ada, pengawasan industri tersebut, jumlah air yang pemakaiannya

    berulang, serta cara yang dipergunakan untuk pemrosesan setempat, bila ada

    (Tchobanoglous, 1991). Berikut adalah diagram hubungan antara unsur-unsur

    fungsional dari sistem pengelolaan

    air limbah (Gambar 2.2).

  • 7/27/2019 makalah kation

    15/52

    Gambar 2.2. Hubungan antara unsur-unsur fungsional dari sistem pengelolaan air

    limbah (Tchobagonoglous,1991)

    2.5 Metode Pengolahan Air Limbah

    1. Klasifikasi dan penerapan metode pengolahan

    Metode-metode yang dipergunakan untuk pengolahan air limbah, seperti yang

    dipergunakan untuk pengolahan air bersih, dapat diklasifikasikan sebagai operasi satuan

  • 7/27/2019 makalah kation

    16/52

    fisik dan proses-proses satuan kimiawi serta biologis. Kemungkinan gabungan proses

    pengolahan yang dapat dipergunakan adalah tidak terbatas (Tchobanoglous,1991).

    2. Analisis dan perencanaan metode pengolahan

    Dua parameter muatan yang biasa dipergunakan dalam analisis dan perencanaan

    operasi serta proses pengolahan air limbah adalah didasarkan pada massa-per-satuan

    massa atau massa-per-satuan volume (Tchobanoglous,1991).

    Bila proses-proses kimiawi dan biologis dipergunakan telah merupakan praktek yang

    umum sekarang ini untuk menetapkan volume tangki yang dibutuhkan berdasarkan

    analisis keseimbangan.Bahan dimana reaksi yang dipakai atau perpindahan kinetik yang

    mempengaruhi proses tersebut dipertimbangkan.

    Dua jenis reaktor (tangki) yang sekarang paling banyakdipergunakan untuk mengolah

    air limbah dengan proses kimiawi danbiologis dikenal sebagai reaktor tangki

    berpengaduk dengan alirantetap (Continuous Flow Stirred Tank Reactor = CFSTR) dan

    reactor aliran gabus (Plug Flow Reactor = PFR).Pada CFSTR, air limbah yang masuk

    segera ditebarkan karena isireaktor sepenuhnya tercampur, sedangkan konsentrasi suatu

    bahankandungan dalam buangannya sama dengan yang ada dalam reactor

    (Tchobanoglous,1991).

    Pada PFR, aliran masuknya bergerak melalui reaktor sepertibergeraknya suatu gabus

    melalui rangkain pipa yang panjang. Disamping itu, bila konsentrasi terjadi maka

    konsentrasi akan berubah disepanjang reaktor. Dalam praktek, kebanyakan reaktor,

    bagaimanapunjuga cara perencanaannya, akan berfungsi di antara kedua hal

    tersebut(Tchobanoglous,1991). Gambar tangki berpengaduk dan reaktor alirangabus

    dapat dilihat pada Gambar 2.3 berikut.

  • 7/27/2019 makalah kation

    17/52

    Gambar 2.3Jenis reactor

    2.6 . Identifikasi jaringan pengolahan

    Jaringan pengolahan air limbah pada dasarnya dikelompokkan menjadi tiga

    tahap yaitu pengolahan primer, pengolahan sekunder danpengolahan tersier ( Sunu,

    2001). Pengertian dari ketiga pengolahantersebut dapat dijelaskan sebagai berikut:

    a. Pengolahan primer

  • 7/27/2019 makalah kation

    18/52

    Pengolahan primer semata-mata mencakup pemisahan kerikil, lumpur, dan

    penghilangan zat padat yang terapung(Sugiharto,1987). Hal ini biasa dilakukan

    dengan penyaringandan pengendapan di kolam-kolam pengendapan. Buangan

    daripengolahan primer biasanya akan mengandung bahan organic yang lumayan

    banyak dan BOD-nya relatif tinggi.

    c. Pengolahan sekunder

    Pengolahan sekunder mencakup pengolahan lebih lanjutdari buangan pengolahan

    primer. Hal ini menyangkutpembuangan bahan organik dan sisa-sisa bahan terapung

    danbiasanya dilaksanakan dengan proses biologismempergunakan filter, aerasi,

    kolam oksidasi dan cara-caralainnya (Tchobanoglous,1991). Buangan dari

    pengolahansekunder biasanya mempunyai BOD yang kecil dan

    mungkinmengandung beberapa mg/L oksigen terlarut.

    d. Pengolahan lanjutan (tersier)

    Pengolahan lanjutan dipergunakan untuk membuang bahan bahan terlarut dan

    terapung yang masih tersisa setelah pengolahan biologis yang normal apabila

    dibutuhkan untuk pemakaian air kembali atau untuk pengendalian etrofikasi di

    air penerima (Tchobanoglous,1991).

    Pemilihan seperangkat metode pengolahan tergantung pada berbagai faktor,

    termasuk sarana pembuangan yang tersedia. Sebenarnya, perbedaan antara

    pengolahan primer, sekunder dan tersier (lanjutan) hanyalah bersifat perjanjian,

    karena kebanyakan metode pengolahan air limbah modern mencakup proses-

    proses fisik, kimiawi, dan biologis dalam operasi yang sama.

    2.7 Metode-metode pengolahan fisik

    Pada umumnya, sebelum dilakukan pengolahan lanjutan terhadapair buangan,

    diinginkan agar bahan-bahan tersuspensi berukuran besardan yang mudah

    mengendap atau bahan-bahan yang terapungdisisihkan (Dephut, 2004). Metode-

    metodepengolahanfisik meliputi penyaringan, pengecilan ukuran, pembuangan

    serpih, pengendapan dan filtrasi (Tchobanoglous,1991). Pengertian singkat masing-

    masing tahap di jelaskan sebagai berikut:

  • 7/27/2019 makalah kation

    19/52

    a. Penyaringan

    Saringan kasar atau kisi-kisi dengan lubang sebesar 2 inci (50mm) atau lebih

    dipergunakan untuk memisahkan bendabenda terapung yang besar dari air limbah.

    Alat-alat dipasang (50mm) atau lebih dipergunakan untukmemisahkan bendabenda

    terapung yang besar dari air limbah. Alat-alat dipasangdidepan pompa untuk

    mencegah penyumbatan. Saringan kasar dapat menyaring bahan yang biasanya

    terdiri dari kayu, sampah dan kertas yang tidak akan membusuk dan dapat

    dibuang dengan cara membakar, mengubur, atau memupuknya.

    Saringan menengah mempunyai lubang antara 0,5 atau 1,5 inci (12 sampai

    40mm). Saringan kasar dan menengah haruslah cukup besar agar kecepatan

    aliran melalui lubanglubangnya tidak lebih dari 1m/detik. Hal ini membatasi

    kehilangan tinggi tekanan dan mengurangi kemungkinan terdorong lolosnya

    bahan yang harus disaring melalui lubang lubang itu.

    Saringan halus dengan lubang antara 0,0625 hingga 0,125 inci (1,6 hingga

    3mm) sering dipergunakan untuk pengolahan pendahuluan dari air limbah atau

    untuk mengurangi beban kolam pengendapan pada instalasi kota di mana

    terdapat limbah industri berat. Saringan ini akan membuang hingga 20 persen bahan

    padat terapung yang ada dalam air limbah.

    Penyaringan biasanya meliputi bahan organik yang cukup banyak yang akan

    membusuk dan menjadi ganas, sehingga harus dibuang dengan pembakaran

    atau penguburan(Tchobanoglous,1991).

    b. Pengecilan ukuran

    Alat pengecil ukuran (penyerpih) adalah alat-alat yang dipergunakan untuk

    menggiling atau memotong bahan padat limbah hingga berukuran kira-kira 0,25

    inci (6mm). Alat pengecil ukuran memecahkan persoalan pembuangan bahan

    saringan dengan mengecilkan bahan padat ke dalam ukuran yang dapat diproses

    di tempat lain dalam instalasi yang akan bersangkutan.

    c. Pembuangan serpih

  • 7/27/2019 makalah kation

    20/52

    Kolam serpih yang direncanakan secara khusus dipergunakan untuk

    membuang partikel-partikel anorganik (berat jenis kira-kira 1,6 hingga 2,65),

    misalnya pasir, kerikil, kulit telur dan tulang yang ukurannya 0,2mm atau lebih besar

    untuk mencegah kerusakan pompa dan untuk mencegah penumpukan bahan-

    bahan ini di dalam pencerna lumpur.Serpih dapat dipergunakan untuk urugan atau

    diangkut bila tidak mengandung bahan organik terlalu

    banyak(Tchobanoglous,1991).

    d. Pengendapan

    Fungsi utama dari kolam pengendapan biasa dalam pengolahan air limbah

    adalah untuk membuang bahan terlarut yang lebih besar dari air limbah yang

    masuk. Pengendapan mendapatkan hasil endapan yang optimal melalui

    pengaturan besar kecilnya bak yang akan dibangun (Sugiharto,1987).Bahan

    yang harus dibuang adalah yang tinggi kandungan organiknya (50 hingga 75

    persen) dan mempunyai berat jenis 1,2 atau kurang. Kecepatan turun dari partikel-

    partikel organik ini biasanya rendah, dapat hingga 1,25m/jam.Jenis-jenis sarana

    pengendapan yang dipergunakan meliputi kolam serpih, tangki pengendapan biasa,

    kolam pengendapan kimiawi, tangki septik, tangki Imhoff, dan alat-alat

    lainnya(Tchobanoglous,1991).

    e. Filter cepat berbutir kasar dan pasir lambat

    Penggunaan filter cepat berbutir kasar guna membersihkan air buangan setelah

    pengolahan sekunder.Filter pasir lambat kadang-kadang dipergunakan untuk

    pengolahan akhir atau lanjuta setelah proses pengolahan sekunder atau lainnya.

    Air limbah dialirkan terus-menerus dengan kecepatan kira-kira 0,4m/hari dan

    kegiatan penyaringan oleh pasir diandalkan untuk membuang sebagian besar dari

    bahan padat terapung yang masih tersisa di dalam air limbah (Tchobanoglous,1991).

    2.8 Metode-metode pengolahan biologis

    Metode-metode ini merupakan unsur-unsur pokok bagi hampir semua

    jaringan pengolahan sekunder. Konsepsi dasar pengolahan biologis dapat

    dinyatakan bahwa pengolahan biologis meliputi:

  • 7/27/2019 makalah kation

    21/52

    1. Konversi bahan organik terlarut dan kolodial dalam air limbah menjadi serat-

    serat biologis dan menjadi produk akhir.

    2. Pembuangan selanjutnya dari serat-serat sel, biasanya dengan cara

    pengendapan gravitasi (Tchobanoglous,1991).

    Walapun konversi biologis dapat dilaksanakan baik dengan cara aerobik

    (dengan adanya oksigen) maupun anaerobik (tanpa adanya oksigen), tetapi

    biasanya dipergunakan konversi aerobik karena laju konversinya jauh lebih cepat

    daripada untuk konversi anaerobik.Konversi biologis dari bahan organik oleh

    organisme mikro yang terapung dilaksanakan dalam tangki-tangki yang disebut

    reactor(Tchobanoglous,1991).

    Dua jenis yang paling umum adalah reaktor aliran gabus (PFR) dan rektor

    taangki berpengaduk dengan aliran tetap (CFSTR). Salah satu pengolahan biologis

    pertumbuhan terapung aerobik yang paling terkenal adalah proses lumpur yang

    diaktifkan.

    a. Proses lumpur yang diaktifkan

    Proses lumpur aktif adalah proses biologik aerobik yang dapat digunakan

    untuk menangani berbagai jenis limbah (Rahayu, 1993). Pada proses lumpur

    yang diaktifkan, air limbah yang tak diolah atau yang diendapkan dicampur

    dengan lumpur yang diaktifkan balik, yang volumenya 20 hingga 50 persen dari

    volumenya sendiri. Campuran itu akan memasuki suatu tangki aerasi dimana

    organisme dan airlimbah dicampur bersama dengan sejumlah besar udara. Pada

    kondisi ini, organisme akan mengoksidasikan sebagian dari bahan limbah

    organik menjadi karbon dioksida dan air, kemudian mensintesakan bagian yang

    lain menjadi sel-sel mikrobial yang baru (Tchobanoglous,1991).

    Campuran itu lalu memasuki suatu kolam pengendapan di mana organisme

    flokulan mengendap dan dibuang dari aliran buangan. Organisme yang

    terendapkan atau lumpur yang diaktifkan kemudian dikembalikan lagi ke ujung

    hulu dari tangki aerasi untuk dicampur lagi dengan air limbah (Sugiharto,1987).

  • 7/27/2019 makalah kation

    22/52

    Buangan dari instalasi lumpur aktif yang dioperasikan dengan baik

    mempunyai mutu yang sangat tinggi, biasanya mempunyai BOD yang lebih

    rendah daripada yang dihasilkan oleh filter tetesan. BOD5dan konsentrasi bahan

    padat terapung dalam buangan ini berkisar antara 10 dan 20mg/l untuk kedua

    kandungan tersebut (Tchobanoglous,1991).

    Kolamaerasi biasanya memiliki kedalaman 3 hingga 5m dan kira-kira

    lebarnya 6m. Panjangnya tergantung pada waktu penahanan, yang umumnya

    bervariasi dari 4 hingga 8 jam untuk air perkotaan.Dari ruang aerasi bahan

    buangan akan mengalir ke kolam pengendapan akhir dengan jangka waktu

    penahanan selama kira-kira 2 jam. Salah satu masalah yang paling berat

    padaproses lumpur yang diaktifkan adalah fenomena yang disebut penggumpalan, di

    mana lumpur dari tangki aerasi tidak mau mengendap. Bila terjadi

    penggumpalan yang luar biasa, sebagian bahan padat terapung dari aerator

    akan dialirkan dalam buangan (Tchobanoglous,1991).

    Keuntungan utama dari proses lumpur yang diaktifkan adalah karena dapat

    menghasilkan buangan yang bermutu tinggi dengan kebutuhan luas instalasi

    pengolahan yang minimum. Biaya awal lebih kecil daripada untuk instalasi filter

    tetesan, tetapi biaya operasinya lebih besar karena kebutuhan energi dari

    kompresor udara dan pompa-pompa sirkulasi lumpur (Tchobanoglous,1991).

    b. Kolam aerasi

    Untuk kolam aerasi pada dasarnya adalah sistem kolam untuk pengolahan

    air limbah di mana oksigen dimasukkan dengan aerator-aerator mekanik dan

    proses fotosintesis(Rahayu, 1993). Penambahan oksigen merupakan salah satu

    usaha untuk pengambilan zat pencemar (Sugiharto,1987). Kolamnya lebih

    dalam daripada kolam stabilisasi, sehingga waktu penahanan yang dibutuhkan

    lebih pendek. Efisiensi pengolahan sebesar 60 hingga 90 persen dapat

    diperoleh dengan waktu penahanan selama 4 hingga 10 hari. Kolam aerasi itu

    sendiri sering dipergunakan untuk pengolahan limbah industry

    (Tchobanoglous,1991).

  • 7/27/2019 makalah kation

    23/52

    c. Lagoon

    Lagoon adalah kolam dari tanah yang luas, dangkal atau tidak terlalu

    dalam (Rahayu, 1993). Air limbah yang yang dimasukkan kedalam lagoon

    didiamkan dengan waktu yang cukup lama agar terjadi pemurnian secara

    biologis alami. Di dalam sistem lagoon, paling tidak sebagian dari sistem

    biologis dipertahankan dalam kondisi aerobik agar didapatkan hasil pengolahan

    sesuai yang diharapkan. Meskipun suplai oksigen sebagian didapatkan dari

    proses difusi dengan udara luar, tetapi sebagian besar didapatkan dari hasil

    fotosintesis(BPPT, 2008).

    2.9

    Metode pengolahan air limbah lanjutan

    Pengolahan limbah lanjutan bersangkutan operasi-opersai dan proses-proses

    tambahan di luar yang secara konvensional dipergunakan untuk mempersiapkan

    air limbah guna penggunaan kembali secara langsung bagi kebutuhan-kebutuhan

    industri, pertanian dan perkotaan. Selama suatu daur penggunaan, konsentrasi

    garamgaram, magnesium, kalsium, sodium, sulfat, klorida, dan bikarbonat dapat

    meningkat sebesar 100 hingga 300mg/l. Garam-garam semacam ini juga bersifat

    sangat tahan (sukar cair). Bila air limbah harus dipergunakan kembali, seperti

    yang biasa terjadi pada daerah-daerah kekurangan air, maka konsentrasi dari

    bahan-bahan yang sangat tahan tersebut mungkin harus diturunkan, tergantung

    pada rencana penggunaan buangan yang bersangkutan (Tchobanoglous,1991).

    2.10 Dampak Buruk Air Limbah

    Air limbah yang tidak dikelola dengan baik dapat menimbulkan dampak buruk bagi

    mahluk hidup dan lingkungannya.Beberapa dampak buruk tersebut adalah sebagai

    berikut :

    1.

    Gangguan kesehatan

    Air limbah dapat mengandung bibit penyakit yang dapat menimbulkan penyakit

    bawaan air (waterborne disease).Selain itu di dalam air limbah mungkin juga

    terdapat zat-zat berbahaya dan beracun yang dapat menimbulkan gangguan

    kesehatan bagi mahkluk hidup yang mengkonsumsinya.

  • 7/27/2019 makalah kation

    24/52

    2. Penurunan kualitas lingkungan

    Air limbah yang dibuang langsung ke air permukaan (misalnya : sungai dan

    danau) dapat mengakibatkan pencemaran air permukaan tersebut. Air limbah juga

    dapat merembes ke dalam air tanah, sehingga menyebabkan pencemaran air tanah.

    3. Gangguan terhadap keindahan

    Air limbah mengandung polutan yang tidak mengganggu kesehatan dan

    ekosistem, tetapi mengganggu keindahan.Contoh yang sederhana adalah air limbah

    yang mengandung pigmen warna yang dapat menimbulkan perubahan warna pada

    badan air penerima.Walaupun pigmen tersebut tidak menimbulkan gangguan

    terhadap kesehatan, tetapi terjadi gangguan keindahan terhadap badan air penerima

    tersebut.

    4. Gangguan terhadap kerusakan benda

    Adakalanya air limbah mengandung zat-zat yang dapat dikonversi oleh bakteri

    anaerobik menjadi gas yang agresif seperti H2S. Gas ini dapat mempercepat proses

    perkaratan pada benda yang terbuat dari besi (misalnya pipa saluran air limbah) dan

    bangunan air kotor lainnya.

  • 7/27/2019 makalah kation

    25/52

    BAB III

    ION EXCHANGER

    3.1 Resin Penukar Ion

    3.1.1 Pengertian

    Resin ion exchange atau resin penukar ion dapat didefinisi sebagai senyawa

    hidrokarbon terpolimerisasi, yang mengandung ikatan silang (crosslinking) serta

    gugus-gugus fungsional yang mempunyai ion-ion yang dapat dipertukarkan. Sebagai

    zat penukar ion, resin mempunyai karakteristik yang berguna dalam analisis kimia,

    antara lain kemampuan menggelembung (swelling), kapasitas penukaran dan

    selektivitas penukaran. Pada saat dikontakkan dengan resin penukar ion, maka ion

    terlarut dalam air akan teresap ke resin penukar ion dan resin akan melepaskan ion

    lain dalam kesetaraan ekivalen, dengan melihat kondisi tersebut maka kita dapat

    mengatur jenis ion yang diikat dan dilepas. Sebagai media penukar ion, maka resin

    penukar ion harus memenuhi syarat-syarat sebagai berikut :

    1. Kapasitas total yang tinggi. Maksudnya resin memiliki kapasitas pertukaran ion

    yang tinggi.

    2. Kelarutan yang rendah dalam berbagai larutan sehingga dapat digunakan

    berulang-ulang. Resin akan bekerja dalam cairan yang mempunyai sifat

    melarutkan, karena itu resin harus tahan terhadap air

    3. Kestabilan kimia yang tinggi. Resin diharapkan dapat bekerja pada range pH

    yang luas serta tahan terhadap asam dan basa. Demikian pula terhadap oksidasi

    dan radiasi.

    4. Kestabilan fisik yang tinggi. Resin diharapkan tahan terhadap tekanan mekanis,

    tekanan hidrostatis cairan serta tekanan osmosis.

  • 7/27/2019 makalah kation

    26/52

    3.1.2 Jenis-Jenis Resin Penukar Ion

    Berdasarkan jenis gugus fungsi yang digunakan, resin penukar ion dapat

    dibedakan menjadi empat jenis, yaitu :

    1. resin penukar kation asam kuat

    2. resin penukar kation asam lemah

    3. resin penukar anion basa kuat, dan

    4. resin penukar anion basa lemah

    Resin penukar kation mengandung gugus fungsi seperti sulfonat (R-SO3H),

    phosphonat (R-PO3H2), phenolat (R-OH), atau karboksilat (R-COOH), dengan R

    menyatakan resin. Gugus fungsi pada resin penukar anion adalah senyawa amina

    (primer/R-NH2, sekunder/R-N2H, tersier/R-R'2N) dan gugus ammonium kuartener

    (R-NR'3/tipe I, R-R'3N+OH/tipe II), dengan R' menyatakan radikal organik seperti

    CH3. Resin anion yang mempunyai gugus fungsi ammonium kuartener disebut resin

    penukar anion basa kuat dan resin penukar anion basa lemah mempunyai gugus

    fungsi selain ammonium kuartener.

    a) Resin Penukar Kation Asam Kuat

    Resin penukar kation asam kuat yang beroperasi dengan siklus H, regenerasi

    dilakukan menggunakan asam HCl atau H2SO4. Reaksi pada tahap layanan sebagai

    berikut :

    Konsentrasi asam keseluruhan yang dihasilkan oleh reaksi (4.17) disebut Free

    MineralAcid (FMA).Jika nilai FMA turun, berarti kemampuan resin mendekati titik-

    habis danregenerasi harus dilakukan. Reaksi pada tahap regenerasi adalah sebagai

    berikut :

  • 7/27/2019 makalah kation

    27/52

    b) Resin Penukar Kation Asam Lemah

    Gugus fungsi pada resin penukar kation asam lemah adalah karboksilat

    (RCOOH). Jenis resin ini tidak dapat memisahkan garam yang berasal dari asam

    kuat dan basa kuat, tetapi dapat menghilangkan kation yang berasal dari garam

    bikarbonat untuk membentuk asam karbonat, atau dengan kata lain resin ini hanya

    dapat menghasilkan asam yang lebih lemah dari gugus fungsinya. Reaksi-reaksi

    yang terjadi pada tahap layanan untuk resin penukar kation asam lemah dengan

    siklus H, dinyatakan oleh reaksi-reaksi berikut ini :

    c) Resin Penukar Anion Basa Kuat

    Resin penukar kation asam kuat siklus hidrogen akan mengubah garam-

    garam terlarut menjadi asam (reaksi 4.18), dan resin penukar anion basa kuat akanmenghilangkan asam-asam tersebut, termasuk asam silikat dan asam karbonat.

    Reaksi reaksi yang terjadi pada tahap layanan dan regenerasi adalah sebagai berikut

    :

  • 7/27/2019 makalah kation

    28/52

    Terdapat dua tipe penukar anion basa kuat.Tipe I dan tipe II.Keduanya

    memiliki kelompok ammonium kuartener sebagai bagian aktif penukar. Dalam tipe I

    ,kelompok melekat pada nitrogen biasanya kelompok alkil,sementara pada tipe II,

    salah satu dari kelompok adalah alkanol.

    Biasanya resin tipe II digunakan dalam pemurnian air,karena murah. Namun,

    mereka tidak secara efektif menghilangkan silika, dan juga rentan terhadap pencemar

    organik.

    d) Resin Penukar Anion Basa Lemah

    Resin penukar anion basa lemah hanya dapat memisahkan asam kuat seperti HCl

    dan H2SO4 , tetapi tidak dapat menghilangkan asam lemah seperti asam silikat dan

    asam karbonat, oleh sebab itu resin penukar anion basa lemah acap kali disebut

  • 7/27/2019 makalah kation

    29/52

    sebagai acidadsorbers. Reaksi-reaksi yang terjadi pada tahap layanan adalah sebagai

    berikut :

    Resin penukar anion basa lemah dapat diregenerasi dengan NaOH, NH4OH atau

    N2CO3seperti ditunjukkan oleh reaksi di bawah ini :

    3.1.3 Sifat Resin Penukar Ion

    Sebuah referensi telah dibuat sebelumnya untuk menentukan sifat resin penukar

    ion:

    1.

    Kapasitas penukar ion. Kapasitas didefinisikan sebagai jumlah pertukaran

    yang ada terhadap satu mol resin. Ditunjukkan sebagai milliequivalents per

    gram (meq/gm) pada resin kering. Karena resin selalu dibuat untuk

    digunakan dalam kondisi basah, kapasitasselalu kurang darinilai

    dalamkeadaan kering. Kapasitas dalam keadaan basah ditentukan secara

    ekperimental dan biasanya 65% dari keadaan kering.

    2. Derajat crosslinking, berhubungan terhadap perentase agen ikatan hubung

    silang (crosslinking). Hal ini jelas bahwa semakin besar ikatan hubung

    silang (crosslinking), semakin besar kekuatan mekanik resin dan karenanya

    adanya penggelembungan (swelling). Hal tersebut juga menentukan pori dan

    ukuran saluran.

  • 7/27/2019 makalah kation

    30/52

    3. Karakteristik fisika pada penukar ion adalah densitas, ukuran bead, dan

    keseragaman koefisien dan persentase seluruh bead dalam material.

    Ketika resin sedang digunakan, resin mengalami siklus yang berbeda pada

    treatment selama jangka waktu yang lama. Hal ini menyebabkan penggelembungan

    berkala dan kontraksi bead resin, setidaknya sekali dalam 24 jam.

    3.2 Prinsip Ion Exchanger

    Pertukaran ion adalah sebuah proses fisika-kimia. Pada proses tersebut

    senyawa yang tidak larut, dalam hal ini resin, menerima ion positif atau negatif

    tertentu dari larutan dan melepaskan ion lain ke dalam larutan tersebut dalam jumlah

    ekivalen yang sama. Jika ion yang dipertukarkan berupa kation, maka resin tersebut

    dinamakan resin penukar kation, dan jika ion yang dipertukarkan berupa anion, maka

    resin tersebut dinamakan resin penukar anion. Contoh reaksi pertukaran kation dan

    reaksi pertukaran anion disajikan pada reaksi :

    Reaksi pertukaran kation :

    2NaR (s) + CaCl2 (aq) CaR(s) + 2 NaCl(aq) (4.15)

    Reaksi pertukaran anion :

    2RCl (s) + Na2SO4 R2SO4(s) + 2 NaCl (4. 16)

    Reaksi (4.15) menyatakan bahwa larutan yang mengandung CaCl2 diolah

    dengan resin penukar kation NaR, dengan R menyatakan resin. Proses penukaran

    kation yang diikuti dengan penukaran anion untuk mendapatkan air demin

    (demineralized water) diberikan pada Gambar 4.12. Tahap terjadinya reaksi

    pertukaran ion disebut tahap layanan (service). Jika resin tersebut telah

    mempertukarkan semua ion Na+ yang dimilikinya, maka reaksi pertukaran ion

    akanterhenti. Pada saat itu resin dikatakan telah mencapai titik habis (exhausted),

    sehingga harus diregenerasi dengan larutan yang mengandung ion Na+seperti NaCl.

  • 7/27/2019 makalah kation

    31/52

    Tahap regenerasi merupakan kebalikan dari tahap layanan.Reaksi yang terjadi pada

    tahap regenerasi merupakan kebalikan reaksi (4.15). Resin penukar kation yang

    mempertukarkan ion Na+ tahap tersebut di atas dinamakan resin penukar kation

    dengan siklus Na. Resin penukar kation dengan siklus H akan mempertukarkan ion

    H+pada tahap layanan dan regenerasi.

    3.3 Proses pertukaran ion

    Konstanta disosiasi air sangat kecil dan reaksi dari H+ dengan OH

    -sangat

    cepat. Ketika semua posisi pertukaran yang awalnya dipegang H+atau ion OH

    -yang

    menempati Na+atau Cl- (kation atau anion lain) yang masing-masing resin dikatakan

    habis. Resin kemudian dapat diregenerasi dengan ekuilibrasi menggunakan asam

    atau basa yang sesuai.

    Reaksi dalam persamaan (6.4), dan (6.5) merupakan proses kesetimbangan

    yang dapat bergerak ke arah hasil. Sebagai hasilnya, ion kotoran di dalam air

    dipertukarkan dan dipertahankan dalam resin.Jadi ketika air biasa dilewatkan melalui

    penukar kation, semua kotoran kationik seperti Na+, Ca

    2+, Mg

    2+dipertukarkan untuk

  • 7/27/2019 makalah kation

    32/52

    ion hidrogen dari resin. Jelas, limbah akan bersifat asam. Saat berikutnya dilewatkan

    melalui pertukaran anion, semua kotoran anionik seperti CI-, N03

    - dan sulfat yang

    mengalami pertukaran, selanjutnya akan melepaskan OH-. Hidrogen dan hidroksil

    bergabung membentuk molekul air dan limbah menjadi air netral. Jumlah pengotor

    kationik yang seimbang akan setara dengan jumlah kotoran anionik di perairan

    alami. Dengan demikian, kapasitas pertukaran ion akan habis dalam kedua kolom

    resin pada tingkat yang sama. Tapi, dalam prakteknya, hal ini agak berbeda, karena

    adanya ion bikarbonat dan karbonat di perairan alam.Ion-ion hidrogen berinteraksi

    dengan anion dan dihasilkan asam karbonat sehingga terbentuk menjadi air dan

    karbon dioksida.

    Bagian dari beban anioik dihilangkan dalam bentuk gas untuk mengurangi beban

    anion resin.Hal ini menyebabkan banyak pembentukan gelembung, hampir seperti

    buih.Hal ini diperlukan untuk menghilangkan gas buangan.

    3.4 Operasi Sistem Pertukaran Ion

    Operasi sistem pertukaran ion dilaksanakan dalam empat tahap, yaitu :

    1. tahap layanan (service)

    2. tahap pencucian balik (backwash)

    3. tahap regenerasi, dan

    4. tahap pembilasan

    Tahapan-tahapan tersebut dapat pula dilihat pada Gambar 3.4.1

  • 7/27/2019 makalah kation

    33/52

    Gambar 3.1Tahapan-tahapan operasi dalam sistem pertukaran ion

    3.4.1 Tahap Layanan

    Tahap layanan adalah tahap dimana terjadi reaksi pertukaran ion.Tahap

    layanan ditentukan oleh konsentrasi ion yang dihilangkan terhadap waktu, atau

    volume air produk yang dihasilkan.Hal yang penting pada tahap layanan dalah

    kapasitas (teoritik dan operasi) dan beban pertukaran ion (ion exchange load).

    Kapasitas pertukaran teoritik didefinisikan sebagai jumlah ion secara teoritik yang

    dapat dipertukarkan oleh resin per satuan massa atau volume resin. Kapasitas

    pertukaran ion teoritik ditentukan oleh jumlah gugus fungsi yang dapat diikat oleh

    matriks resin. Kapasitas operasi adalah kapasitas resin aktual yang digunakan untuk

    reaksi pertukaran pada kondisi tertentu. Beban pertukaran ion adalah berat ion yang

    dihilangkan selama tahap layanan dan diperoleh dari hasil kali antara volume air

  • 7/27/2019 makalah kation

    34/52

    yang diolah selama tahap layanan dengan konsentrasi ion yang dihilangkan. Tahap

    layanan ini dilakukan dengan cara mengalirkan air umpan dari atas (down flow).

    3.4.2 Tahap Pencucian Balik

    Tahap pencucian balik dilakukan jika kemampuan resin telah mencapai titik

    habis. Sebagai pencuci, digunakan air produk. Pencucian balik mempunyai sasaran

    sebagai berikut :

    1. pemecahan resin yang tergumpal

    2. penghilangan partikel halus yang terperangkap dalam ruang antar resin

    3. penghilangankantong-kantong gas dalam reaktor, dan

    4. pembentukannulang lapisan resin

    Pencucian balik dilakukan dengan pengaliran air dari bawah ke atas (up

    flow).

    3.4.3 Tahap Regenerasi

    Tahap regenerasi adalah operasi penggantian ion yang terserap dengan ion

    awal yang semula berada dalam matriks resin dan pengembalian kapasitas ke tingkat

    awal atau ke tingkat yang diinginkan. Larutan regenerasi harus dapat menghasilkan

    titik puncak (mengembalikan waktu regenerasi dan jumlah larutan yang digunakan).

    Jika sistem dapat dikembalikan ke kemampuan pertukaran awal, maka ekivalen ion

    yang digantikan harus sama dengan ion yang dihilangkan selama tahap layanan. Jadi

    secara teoritik, jumlah larutan

    regenerasi (dalam ekivalen) harus sama dengan jumlah ion (dalam ekivalen) yang

    dihilangkan (kebutuhan larutan regenerasi teoritik). Operasi regenerasi agar resin

    mempunyai kapasitas seperti semula sangat mahal, oleh sebab itu maka regenerasihanya dilakukan untuk menghasilkan sebagian dari kemampuan pertukaran

    awal.Upaya tersebut berarti bahwa regenerasi ditentukan oleh tingkat regenerasyang

    diinginkan.Tingkat regenerasi dinyatakan sebagai jumlah larutan regenerasi yang

    digunakan per volume resin.Perbandingan kapasitas operasi yang dihasilkan pada

  • 7/27/2019 makalah kation

    35/52

    tingkat regenerasi tertentu dengan kapasitas pertukaran yang secara teoritik yang

    dapat dihasilkan pada tingkat regenerasi itu disebut efisiensi regenerasi. Efisiensi

    regenerasi resin penukar kation asam kuat yang diregenerasi dengan H2anion basa

    kuat yang diregenerasi dengan NaOH antara 20-50%, oleh sebab itu pemakaian

    larutan regenerasi 2-5 kali lebih besar dari kebutuhan teoritik. Besaran untuk

    menyatakan tingkat efisiensi penggunaan larutan regenerasi adalahnisbah regenerasi

    (regeneration ratio) yang didefinisikan sebagai berat larutan regenerasi dinyatakan

    dalam ekivalen atau gram CaCO3 dibagi dengan beban pertukaran ion yang

    dinyatakan dalam satuan yang sama. Semakin rendah nisbah regenerasi, semakin

    efisien penggunaan larutan regenerasi.Harga nisbah regenerasi merupakan kebalikan

    harga efisiensi regenerasi.Operasi regenerasi dilakukan dengan mengalirkan larutan

    regenerasi dari atas.

    Proses regenerasi unit dilakukan dengan menginjeksi regeneran pada masing-

    masing unit.Regeneran untuk cation adalah HCl dan untuk anion NaOH.

    Proses regenerasi :

    Backwash, yaitu mengalirkan air bersih ke arah berlawanan melalui tangki

    kation atau anion sampai air keluarannya bersih

    Melakukan slow rinse, yaitu mengalirkan air pelan-pelan untuk menghilangkan

    regeneran dalam resin

    Fast rinse, yaitu membilas unit dengan laju yang lebih cepat untuk

    menghilangkan sisa regeneran sebelum operasi.

    a. Regenerasi kation

    Regenerasi kation dilakukan dengan cara mengganti kembali ion H+

    yang

    telah jenuh dengan merekasikannya dengan H2SO4.

  • 7/27/2019 makalah kation

    36/52

    Ada beberapa tahapan yang dilakukan pada proses regenerasi kation :

    1. Backwash adalah suatu proses yang bertujuan untuk membuang/menghilangkan

    deposit kotoran yang menempel di resin.

    2. Pemberian asam tahap 1 yaitu dengan menginjeksikan H2SO4 1,75%

    3. Pemberianasam tahap 2 yaitu dengan menginjeksikan H2SO4 3,5%

    4. Pemberian asam tahap 3 yaitu dengan menginjeksikan H2SO4 5,25%

    5. Slow rinsedimaksudkan untuk pembilasan dan pengangkatan kotoran yang telah di

    proses.

    6. Fast rince sama denganslow rinsehanya saja melakukannya dengan debit air yang

    besar.

    b. Regenerasi anion

    Regenerasi resin penukar anion sama dengan regenerasi kation, jika sudah

    jenuh maka dapat dikembalikan ke keadaan dengan menggunakan alkali. Soda

    kaustik dipakai sebagai penukar anion dari basa kuat.

    R - Cl-

    + NaOH ROH + NaCl

    SO4- Na2SO4

    http://2.bp.blogspot.com/-_ktmq3EWuhE/UNpqy7A-WEI/AAAAAAAAAWM/J9bLpgYlkFo/s1600/Capture.PNG
  • 7/27/2019 makalah kation

    37/52

    Sama dengan regenerasi pada kation, pada anion juga terdapat beberapa tahapan.

    Tahap-tahap yang dilakukan pada proses regenerasi anion :

    1. Backwash adalah suatu proses yang bertujuan untuk membuang/menghilangkan

    deposit

    kotoran yang menempel di resin.

    2. Preheat bed

    3. Caustic injectionyaitu penambahan kaustik dengan cara menginjeksian NaOH 4%.

    4. Slow rinsedimaksudkan untuk pembilasan dan pengangkatan kotoran yang telah di

    proses.

    5. Fast rince sama denganslow rinsehanya saja melakukannya dengan debit air yang

    besar.

    Selama proses regenerasi, limbah air yang dihasilkan ditampung pada bak

    penampung regenerasi (neutral basin) untuk dinetralkan sebelum akhirnya dibuang

    ke sungai.

    Biasanya regenerasi dilakukan dengan melewatkan regeneran melalui bed

    resin penukar ion pada arah yang sama dengan air baku yang diolah; proses ini

    disebut regenerasi co-current. Jika regenerasi co-current(aliran ke bawah) terjadi,

    lapisan bawah kolom diregenerasi dengan buruk, kecuali jika digunakan regeneran

    asam atau basa dalam jumlah yang sangat besar.Di sisi lain, jika regenerasi

    dilakukan counter-current(dengan arah yang berlawanan), lapisan bawah resin yang

    jenuh lebih efektif diregenerasi. Proses ini terjadi pada pengurangan kebocoran

    natrium (pada penukar kation) dan silika (pada penukar anion) hingga tingkat

    pengurangannya sangat rendah selama siklus pertukaran.

  • 7/27/2019 makalah kation

    38/52

    Pada studi lebih lanjut, teknik fluidisasi telah digunakan untuk

    demineralisasi. Pada proses ini, air mentah diolah dengan mengalirkan ke atas dan

    regenerasi dilakukan oleh regeneran (zat peregenerasi) melalui aliran ke bawah .

    Gambar 3.2.Diagram Skematis Sistem 3-Resin MixedBed

    Dalam produksi air deionisasi dapat dicapai dengan menggunakan bed

    bertingkat yang terdiri dari lapisan resin yang ditumpangkan dengan polaritas yang

    sama. Salah satu diantaranya asam atau basa lemah, sementara lainnya asam atau

    basa kuat. Selama regenerasi, resin asam lemah, yang lebih ringan dari resin asam

    kuat ditempatkan pada atas bed (Gambar 3). Aliran counter-current regeneran

    kemudian menuju ke atas melalui bed dan bertemu pertama kali dengan resin asam

    kuat, diikuti resin asam lemah. Sehingga regenerasi terjadi secara menyeluruh.

  • 7/27/2019 makalah kation

    39/52

    Gambar 3.3Diagaram Skematis Bed Bertingkat

    Dibandingkan dengan penukar tunggal (lemah atau kuat), regenerasi dengan

    aliran counter-current, bed bertingkat memiliki kapasitas pemasangan operasi per

    liter lebih besar. Resin kurang, karena itu diperlukan pengolahan volume air yang

    sama, dan efisiensi proses ditingkatkan dalam pengurangan konsumsi regeneran.

    Rasio volume resin asam lemah (karboksilat) dengan volume bed total (pada

    Bed Bertingkat) akan lebih besar, waktu siklus yang lebih singkat dan semakin tinggi

    alkalinitas/zat padat terlarutdan rasio kesadahan total. Kinerja Bed Bertingkat juga

    bergantung pada pemisahan yang baik antara dua penukar. Ini berarti bahwa pola

    aliran dalam kolom harus optimum agar pemisahan antara dua resin selama

    regenerasi terlihat jelas, yang mana ukuran partikel dari dua resin dipilih dengan

    hati-hati.

    Beberapa kasus khusus ditemui di mekanisme demineralisasi. Pada unit

    aliran counter-current, hal yang sangat penting untuk menjaga kekompakan resin

    sepanjang waktu selama regenerasi dan lebih baik juga selama proses layanan.

    Pengganggu lainnya dari kation bed selalu mengarah ke kebocoran natrium.Unit

  • 7/27/2019 makalah kation

    40/52

    aliran counter-current harus dioperasikan sedemikian rupa sehingga titik akhir

    natrium dan silika untuk unit kation dan anion tidak berlebih.Hal ini penting karena

    umpan untuk pabrik demineralisasi setelah pengolahan awal harus bebas dari

    berbagai residu klorin.

    3.4.4 Tahap Pembilasan

    Tahap pembilasan dilakukan untuk menghilangkan sisa larutan regenerasi

    yang terperangkap oleh resin. Pembilasan dilakukan menggunakan air produk

    dengan aliran down flow dan dilaksanakan dalam dua tingkat,yaitu:

    1. tingkat laju alir rendah untuk menghilangkan larutan regenerasi, dan

    2. tingkat laju alir tinggi untuk menghilangkan sisa ion.

    Limbah pembilasan tingkat laju alir rendah digabungkan dengan larutan garam dan

    dibuang, sedangkan limbah pembilasan tingkat laju alir tinggi disimpan dan

    digunakan sebagai pelarut senyawa untuk regenerasi.

    3.4.5 Penghilangan Gas (Deaerator)

    Penghilangan gas dilakukan sebelum air keluaran kolom kation diolah di kolom

    resin penukar anion dimaksudkan untuk mengurangi beban pertukaran pada kolom

    penukar anion, yang berarti juga mengurangi penggunaan larutan regenerasi.Air

    yang diolah di kolom degasifier mengandung karbon dioksida yang ekivalen dengan

    alkalinitas bikarbonat ditambah dengan jumlah karbon dioksida yang larut dalam air

    tersebut. Kandungan CO2 dalam air menggunakan udara yang dihembuskan oleh

    blower atau secara vakum .Pemakaian kolom degasified dapat mengurangi

    kandungan karbon dioksida menjadi 5 mg/l.

  • 7/27/2019 makalah kation

    41/52

    BAB IV

    APLIKASI PADA INDUSTRI KELAPA SAWIT

    4.1.Utilitas

    Utilitas dari suatu pabrik merupakan unit pembantu produksi yang tidak terlibat

    secara langsung sebagai bahan baku, tetapi penunjang proses agar produksi dapat

    berjalan lancar. Utilitas yang terdapat pada Pabrik Kelapa Sawit (PKS) PTPN IV

    Bah Jambi untuk mendapatkan minyak kelapa sawit (crude palm oil)dan inti sawit

    (palm kernel)adalah sebagai berikut:

    1. Unit ketel uap (boiler)

    2. Unit pengolahan air (water treatment)

    3. Unit laboratorium

    4. Unit pengolahan limbah

    4.1.1.Ketel Uap (Boiler)

    Berfungsi untuk membakar bahan bakar dalam bentuk serabut dan cangkang

    untuk proses uap air diperebusan. Bagian ini merupakan bagian vital yang berfungsiuntuk menghasilkan uap kering untuk kebutuhan turbin uap yang menghasilkan

    energi listrik dan uap untuk kebutuhan proses produksi. Air lebih dulu dimurnikan

    sebelum dipanaskan untuk menggerakkan turbin. Adapun air ketel yang murni harus

    memenuhi standar mutu, seperti yang tertera pada Tabel 4.1.

  • 7/27/2019 makalah kation

    42/52

    Tabel 4.1. Standar mutu air ketel

    Parameter Standar

    pH

    Silika (ppm)

    TDS

    Alkalitet P

    Akalitet M

    Tamin

    10,5-11,5

    150 ppm

    1500 ppm

    250-750

    250-1400

    120-160

    Tidak hanya air ketel yang harus memenuhi standar mutu, akan tetapi air

    umpanketel juga harus memenuhi standar mutu, seperti yang tertera pada Tabel 3.

    Tabel 4.2. Standar mutu air umpan ketel

    Parameter Standart

    Ph 8,5-9,2

    Silika Max 5 %

    100 ppm

    Adapun peralatan yang digunakan pada stasiun ini adalah:

    a. Conveyor bahan bakar

    Berfungsi untuk mengangkut bahan bakar fibre dan cangkang dari fibre cyclone.

    b. Feed water tank

    Berfungsi untuk menampung air untuk umpan di boiler/ketel uap. Spesifikasi

    alat feed water tank yaitu kapasitas minimal 30ton TBS/jam.

  • 7/27/2019 makalah kation

    43/52

    c. Deaerator

    Alat yang digunakan untuk menaikkan temperatur dan mengurangi kadar

    oksigen dalam air umpan, sehingga mengurangi proses oksidasi terhadap pipa-pipa

    boiler.

    d. Turbin pump dan elektrik pump

    Turbin pump berfungsi untuk memompa air umpan boiler tenaga uap sedangkan

    electrik pump adalah pompa yang menggunakan tenaga listrik.

    e. Boiler(ketel uap)

    Berfungsi untuk merubah energi air menjadi energi potensial uap dengan

    bantuan panas hasil pembakaran cangkang dan serabut untuk pembangkit tenaga

    listrik melalui turbin uap serat menyuplai uap untuk keperluan proses

    dipabrik.Tekanan kerja 20 21 kg/cm2, tekanan uap stabil 19-21 kg/cm

    2, dan

    kevakuman ruang bakarnya yaitu 5-10 mm

    Gambar 4.1. Boiler

    f . Back pressure vessel (BPV).

    Berfungsi untuk menyimpan dan mendistribusikan uap tekanan rendah ke

    instalasi pengolahan di pabrik.Tekanan 2,83,2 kg/cm2.

  • 7/27/2019 makalah kation

    44/52

    g. Mesin diesel (genset) dan alternator

    Untuk mengubah energi kimia dari bahan bakar diesel menjadi energi listrik

    dengan menggunakan alternator. Kapasitas 400 KW dan frekuensi 50 Hz.

    h. Main switch board

    Untuk mendistribusikan energi listrik ke semua instalasi yang membutuhkan.

    4.7.2 Pengolahan air (water treatment)

    Water treatment merupakan suatu bagian yang sangat penting dan vital

    terhadap pabrik kelapa sawit, dimana fungsinya untuk mengolah air yang digunakan

    sebagai air umpan ketel.

    Peralatan yang digunakan untuk water treatmentadalah :

    1. Pompa air

    Untuk menghisap air dari sumber air untuk dialirkan kebak penampung

    sementara (water basin). Jumlah pompa minimal 2 unit. 1 unit sebagai cadangan dan

    1 unit dioperasikan.Kapasitas pompa 200 liter/hari.

    2. Water basin

    Untuk mengendapkan kotoran/pasir sehingga air yang dijernihkan di water

    clarified bisa lebih bersih.

    3. Water clarified tank

    Untuk melanjutkan penjernihan terhadap air dari water basin.Waktu tinggal

    ditangki water clarifier2-4 jam.pH air ditangki yaitu 5,5-8.

    4. Tawas (alum)

    Untuk menjernihkan/membersihkan air dari padatan yang tidak larut.Jumlah

    tawas yang diberikan adalah 25-50 ppm.

    5. Sand filter

    Untuk menangkap/menyaring kotoran yang melayang dengan menggunakan

    pasir kwarsa dan batu krikil kecil dan krikil besar. Perbandingan jumlah batu yaitu

    40:30:30. Pasir dan batu krikil harus diganti minimal 4 tahun sekali.

  • 7/27/2019 makalah kation

    45/52

    6. Demin plant

    Untuk menangkap padatan terlarut dalam air yang berupa kation dan

    anion.Kapasitas minimal 25 m3/jam.

    Fungsi unit pengolahan air ini antara lain:

    a. Mengolah air dari sumber air sehingga memenuhi standar untuk digunakan di

    pabrik dan perumahan

    b. Mendistribusikan air yang telah diolah ke semua pemakai

    c. Mengolah air untuk mendapatkan mutu standar sebelum digunakan di boiler

    Gambar 4.2. Water threatment

    4.7.2.1. Pengendapan

    Air dari swim bathdipompakan ke dalam bak pengendapan awal.Bak atau

    kolam ini berfungsi untuk mengendapkan kotoran-kotoran yang terikut dalam aliran

    air.Kolam ini berbentuk persegi panjang. Pengendapan awal ini tanpa penambahanbahan-bahan kimia, hanya berdasarkan gaya gravitasi, sehingga partikel-partikel

    solid yang mempunyai berat jenis yang lebih besar dari air akan turun ke dasar

    kolam. Bila endapan yang terakumulasi telah banyak maka endapan dibuang dengan

    membuka kran untuk blowdown yang terletak di samping kolam.

  • 7/27/2019 makalah kation

    46/52

    4.7.2.2.Tangki penyimpanan (Tower I )

    Air yang keluar dari bak pengendapan selanjutnya ditampung dalam tanki

    penyimpanan.Air dalam tanki ini biasanya masih keruh dan mengandung zat-zat

    padatan halus dalam air.Zat-zat tersebut harus dihilangkan melalui penyaringan

    untuk mendapatkan air yang lebih jernih.

    4.7.2.3.Penyaringan (sand fi lter)

    Proses berikutnya adalah penyaringan. Penyaringan dilakukan melalui

    penyaring (pasir, kerikil, anthracite, atau media lainnya). Zat-zat padatan halus yang

    tidak larut akan melekat pada media penyaring sedangkan air jernih akan berkumpul

    dibagian dasar bejana dan mengalir keluar.

    4.7.2.4.Tangki penyimpanan (Tower I I )

    Air yang keluar dari penyaring dialirkan/mengalir ke dalam sebuah tangki

    penyimpanan (storage tank).Air hasil penyaringan ini belum dapat dipergunakan

    untuk pengisian ketel karena mengandung zat-zat padatan terlarut (terutama garam-

    garam kalsium, magnesium, silica) yang dapat mengakibatkan pembentukan kerak

    dan merusak ketel.

    4.7.2.5.Penukar kation

    Fungsi penukar kation tersebut ialah:

    1. Menghilangkan/mengurangi kesadahan yang disebabkan oleh garam-

    garamkalsium dan magnesium dalam air

    2. Menghilangkan/mengurangi alkalinity dari garam-garam alkali(karbonat,

    bikarbonat, dan hidroksida)

    4.7.2.6.Penukar anion

    Air yang keluar dari bejana penukar kation selanjutnya mengalir ke dalam

    bejana anion mengandung resin bersifat basa kuat atau basa lemah.

    Fungsi penukar anion adalah:

    1. Menyerap asam-asam karbonat, sulfat, khlorida dan silikat yang dibebaskan

    oleh penukar kation tersebut.

  • 7/27/2019 makalah kation

    47/52

    2. Menghilangkan sebagian besar atau semua garam-garam mineral sehingga

    air yang dihasilkan tidak mengandung garam-garam mineral lagi

    Proses pertukaran kation dan anion akan berlangsung terus sampai kapasitas

    resin menjadi jenuh, artinya resin tidak mampu lagi melakukan pertukaran ion.

    Untuk mengembalikan kapasitas resin tersebut maka dilakukan regenerasi dengan

    asam sulfat pada unit kation dan natrium hidroksida pada unit anion.

    Cation Exchanger

    Air umpan boiler dan air proses yang digunakan merupakan air murni yang

    bebas dari garam-garam terlarut. Cation exchangerdapatmengurangi kesadahan air

    yaitu menghilangkan kation-kation (misal Ca+2, Mg+2)dalam air. Resin yang

    digunakan adalah weak acid cation.

    Reaksi pengikatan yang terjadi dipermukaan resin,

    RH2+ CaSO4H2SO4 + RCa

    RH2+ MgCl2 2HCl + RMg

    Untuk regenerasi resin digunakan HCl, reaksi yang terjadi,

    RCa + 2HCl CaCl2 + RH2

    RMg + 2HCl MgCl2

    + RH2

    Anion Exchanger

    Anionexchangerberfungsi menghilangkan anion-anion (misal, Cl-, SiO2

    2-,

    CO32-

    dan SO42-

    ) dalam air. Resin yang digunakan adalah weak and intermediate

    base anion.

    Reaksi pengikatan yang terjadi dipermukaan resin:

    R-OH + H2SO42H2O + R2SO4

    R-OH + HClH2O + RCl

    Untuk regenerasi resin digunakan NaOH, reaksi yang terjadi:

    RCl + NaOH R-OH+ NaCl

    R2SO4+ NaOH 2R-OH + Na2SO4

  • 7/27/2019 makalah kation

    48/52

    Gambar 4.3.Skema Kation dan AnionExchanger

    4.7.2.7.Tangki air umpan

    Air umpan hasil pertukaran ion tersebut ditampung dalam tangki air umpan

    (feed water tank) tempat persediaan air untuk pengisian ketel. Dilengkapi dengan

    gauge glass(gelas penduga) untuk mengetahui level air. Gelas penduga harus selalu

    diperhatikan setiap saat agar levelnya tetap normal.

    4.7.3 Unit laboratorium

    Laboratorium berfungsi untuk menetapkan mutu produk akhir maupun hasil

    dari setiap stasiun kerja. Selain hasil proses tersebut juga dianalisa kadar rendemen

    CPO dan kernel inti. Karena salah satu faktor maju mundurnya perusahaan

    ditentukan oleh standarisasi kualitas produk yang dihasilkan. Untuk menjaga

    standarisasi mutu minyak sawit dan kernel pada range dan untuk mengetahui

    kehilangan beban dalam proses maka diperlukan laboratorium.

    Analisa-analisa yang dilakukan di laboratorium PKS Bah Jambi antara lain

    meliputi :

    1. Asam lemak bebas

    ALB baru terbentuk setelah buah terlepas dari pohonnya.Penyebab dominan

    kenaikan ALB adalah hidrolisis dan oksidasi.Kandungan asam lemak bebas dari

  • 7/27/2019 makalah kation

    49/52

    CPO yang dihasilkan adalah 3-5%. Beberapa faktor yang dapat mempengaruhi kadar

    ALB dalam CPO adalah :

    - Tingkat kematangan buah

    Semakin matang buah yang dipanen, semakin cepat naik ALB-nya.

    - Transportasi

    Transportasi yang lambat merupakan penyebab kenaikan ALB yang paling dominan.

    - Proses pengolahan

    Untuk meminimalkan ALB, buah sawit harus diolah segera setelah dipanen.

    2. Kadar air

    Tingginya kadar air dalam CPO akan mengakibatkan hidrolisis trigliserida secara

    autokatalis yang dapat meningkatkan kadar ALB. Kadar air dari CPO yang

    dihasilkan adalah 0,20%.

    3. Kadar kotoran

    Kadar kotoran dalam minyak sawit adalah kotoran yang tidak larut dalam heksan dan

    petroleum ether. Kotoran ini dapat menyebabkan proses hidrolisis dalam minyak.

    Penyebabnya adalah TBS kotor dan juga selama proses di pabrik. Kadar kotoran dari

    CPO yang dihasilkan adalah < 0,020%. Mutu CPO yang dihasilkan dapat

    dipengaruhi oleh kualitas panen, pengangkutan, proses pengolahan dan

    penyimpanan.

    4.7.4. Limbah

    Limbah pada PKS Bah Jambi terdiri dari 2 jenis, yaitu limbah cair dan limbah

    padat.

    a. Limbah padat

    Berupa cangkang sawit dan serabut (ampas) yang digunakan sebagai bahan

    bakar ketel uap untuk menggerakkan turbin.

    b. Limbah cair

    Alat-alat untuk pengolahan limbah cair yaitu:

  • 7/27/2019 makalah kation

    50/52

    a. Deoili ng pond

    Untuk mengutip kembali sisa minyak yang masih belum terkutip didalam kolam

    Fat Fit, hingga maksimum kadar minyak menjadi 0,5%.

    b. Anaerobic pond

    Untuk menguraikan butiran butiran minyakyang masih tersisa atau senyawa-

    senyawa organik yang kompleks menjadi senyawa yang lebih sederhana dengan

    bantuan mikroorganisme. Kedalamannya 5,5 m dengan retention time lebih dari 80

    hari. Kolam ini memiliki kapasitas 22.400 m3.

    Di dalam kolam ini terdapat mikroba

    metanogonik maka senyawa asam akan dinetralkan dengan proses dekomposisi dan

    degradasi.

    c. Anaerobic sedimentation pond

    Untuk mengendapkan hasil penguraian butiran minyak dan padatan lain yang

    berasal dari kolam anaerobik. Pada kolam ini pH berkisar 7,3. Kapasitas kolam ini

    13.705 m3.

    d. Facultative pond

    Untuk merombak senyawa organik yang masih tersisa dari kolam anaerobik

    dengan menggunakan oksigen. Kedalaman 3 m dengan retentation 25 hari. Mikroba

    pada kolam ini bersifat aerobik dan berfungsi untuk menguraikan senyawa-senyawa

    organik yang belum terurai pada kolam sebelumnya.

    e. Aerobik pond

    Dengan cara memasukkan oksigen kedalam air limbah dengan bantuan aerator.

    Kedalamannya < 2m, sehingga sinar matahari masuk sampai kedasar kolam dengan

    retation time > 50 hari. Kapasitas aerator 2 unit yaitu 90 m3/menit.

    f . Pumps

    Kapasitas pompa sirkulasi 30 m3/ jam, untuk setiap kapasitas pabrik 30 ton

    TBS/jam.

    g. Fat Pit

    Pengutipan minyak dari sludgebuangan pabrik. Fat pit ini berupa kolam-kolam

    dengan cara kerja mengendapkan minyak.

  • 7/27/2019 makalah kation

    51/52

    h. Kolam limbah pompa

    Pada kolam limbah ini minyak didapat dari hasil pressan rodos yang selanjutnya

    minyak ini akan di pompa dan masuk kembali ke pabrik dan diolah kembali.

    Gambar 4.4.Kolam limbah

  • 7/27/2019 makalah kation

    52/52

    KATA PENGANTAR

    Puji syukur kami ucapkan atas rahmat Tuhan Yang Maha Esa, sehingga makalah

    yang berjudul kation Exchanger ini dapat terselesaikan tepat pada waktunya.

    Terima kasih kami ucapkan kepada Ibu Maria Paranteta ST, MT yang telah membagi

    ilmunya kepada kami. Terima kasih kepada teman-teman kami yang telah memberi

    semangat kepada kami dalam pembuatan makalah ini. Semoga makalah ini dapat

    bermanfaat bagi kita semua dan dapat diterapkan dalam dunia industri.

    Pekanaru, 22 September 2014

    ttd

    Kelompok 1